1. Πειραματικά υλικά
Λαμβάνεται δείγμα από το δοκίμιο εφελκυσμού από το υλικό και το μέγεθος προσδιορίζεται σύμφωνα με το GB/T 228.1-2010 "Tensile Testing of Metallic Materials Part 1: Room Temperature Test Method" [8], όπως φαίνεται στο Σχήμα 1 Το μήκος του δείγματος είναι 300 mm. Σχεδιάστηκαν τρεις πανομοιότυπες σύνθετες αναλογίες, οι αριθμημένες TB-1, TB-2 και TB-3. Το πάχος του στρώματος βάσης χάλυβα ήταν 10 mm και το πάχος του στρώματος τιτανίου ήταν 2 mm. Το σχέδιο μεγέθους του δείγματος φαίνεται στο Σχήμα 2. Το κομμένο και σχηματισμένο δείγμα φαίνεται στο Σχήμα 3.
Η κατανομή του στρώματος τιτανίου και του στρώματος χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα φαίνεται καθαρά από το διάγραμμα οργάνωσης υλικού της διατομής της πλάκας στο Σχήμα 4.
Εικόνα 2 Σχέδιο σχεδίασης μεγέθους δείγματος
Σχήμα 3 Διάγραμμα κοπής και διαμόρφωσης του τεμαχίου δοκιμής Εικόνα 4 διατομής υλικού Οργανόγραμμα του τεμαχίου δοκιμής
TA2+Q235B εκρηκτική σύνθετη πλάκα από χάλυβα τιτανίου, με βιομηχανική επένδυση καθαρού τιτανίου
TA2, Το πάχος είναι 2mm και το βασικό στρώμα είναι κατασκευασμένο από χάλυβα Q235B με πάχος 11mm. Ο Πίνακας 1 δείχνει τους δείκτες μηχανικής απόδοσης των TA2 και Q235B.
Σύμφωνα με το GB/T 228.1-2010 [8], δείγματα εφελκυσμού σύνθετης πλάκας TA{3}}Q235B με σύρμα. Η δοκιμή εφελκυσμού διεξήχθη σε σερβοϋδραυλική γενική μηχανή δοκιμών μικροϋπολογιστή και η δοκιμή κόπωσης ενός σημείου πραγματοποιήθηκε σε μηχανή δοκιμής κόπωσης MTS810. Επιλέχθηκαν πέντε τάσεις διαδοχικά: 0.5rm, {{1{0}}.45rm, 0.4rm, 0.35rm και 0.3rm. Τα επίπεδα στρες μειώθηκαν σταδιακά κατά τη διάρκεια της δοκιμής, με συχνότητα ημιτονοειδούς κύματος 30 Hz, λόγο τάσης -1 και συχνότητα φόρτωσης 2 × 105 φορές. Η μικροδομή της διεπαφής της σύνθετης πλάκας από χάλυβα τιτανίου αναλύθηκε και παρατηρήθηκε χρησιμοποιώντας μεταλλογραφικό μικροσκόπιο Zeiss Axiovert 200MAT.
2. Πειραματική διαδικασία
Στην αρχή της φόρτισης, καθώς αυξάνεται το φορτίο, το δείγμα επιμηκύνεται ελαφρά και η διατομή παρουσιάζει σημάδια συρρίκνωσης. Καθώς το φορτίο αυξάνεται περαιτέρω, η παραμόρφωση του δείγματος αυξάνεται. Όταν φορτώθηκε στη μέγιστη τιμή, το δείγμα εμφάνισε λαιμό και τελικά έσπασε. Κατά τη διάρκεια του πειράματος, υπήρχαν δύο ήχοι που συνοδεύονταν από το δείγμα από την αρχή της φόρτωσης μέχρι την αστοχία. Το πρώτο ήταν ο διαχωρισμός της διεπαφής από χάλυβα τιτανίου και το δεύτερο ήταν το κάταγμα του δείγματος. Μπορεί να φανεί ότι η βάση και η επένδυση τουσύνθετες πλάκες από χάλυβα τιτανίουμπορούν να συνεργαστούν κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εφελκυσμού. Τα δεδομένα μέτρησης κάθε δοκιμίου φαίνονται στον Πίνακα 2. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα σχήματα θραύσης όλων των δειγμάτων είναι παρόμοια και υπάρχει παραμόρφωση κάμψης που συνοδεύεται από τάση, η οποία οφείλεται στην απελευθέρωση υπολειμματικής τάσης στην πλάκα. Ταυτόχρονα, η μικροσκοπική ανάλυση του χάλυβα TA2+Q235B δείχνει ότι η μικροσκοπική εμφάνιση και στις δύο πλευρές του στρώματος είναι παρόμοια, υποδεικνύοντας ότι τα δύο μεταλλικά υλικά έχουν καλή συνδεσιμότητα όσον αφορά τη συγκόλληση.
Όταν η τάση είναι κάτω από 8%, η κλίση της καμπύλης τείνει να ισοπεδωθεί
Αργή και εμφανής παραμορφωτική παραμόρφωση. Εν τω μεταξύ, καθώς αυξάνεται ο λόγος καταπόνησης του χάλυβα, η ικανότητα παραμόρφωσης σταδιακά μειώνεται, γεγονός που οφείλεται στη μείωση της αναλογίας του τιτανίου σε τάση. Μέσω της μέτρησης, διαπιστώθηκε ότι το μήκος του δείγματος αυξήθηκε, πρώτα στη μέση, και στη συνέχεια εξαπλώθηκε σταδιακά και στα δύο άκρα. Η καταπόνηση του στρώματος βάσης και του σύνθετου στρώματος ήταν το ίδιο, υποδεικνύοντας ότι υπέστησαν συντονισμένη παραμόρφωση. Από τα αποτελέσματα των μετρήσεων, μπορεί επίσης να φανεί ότι η παραμόρφωση στο μέσο του δείγματος είναι η μεγαλύτερη και η παραμόρφωση στη διατομή είναι ομοιόμορφη, υποδεικνύοντας τη συντονισμένη παραμόρφωση του στρώματος βάσης και του σύνθετου στρώματος. Όταν το υλικό τεντωθεί και σπάσει, κινείται κατά μήκος του επιπέδου ολίσθησης της εξάρθρωσης και οι κρύσταλλοι του ιζήματος εμφανίζονται ασυνεχή βύσματα εξάρθρωσης. Κατά τη διάρκεια του πειράματος, παρατηρήθηκε συγκέντρωση στρες λόγω της παρουσίας πόρων σε αδύναμες περιοχές. Καθώς η διατμητική τάση αυξανόταν, οι πόροι μαζεύτηκαν και τελικά σχηματίστηκαν λαιμό, οδηγώντας σε κάταγμα. Μέσα από το υπόστρωμα και το διάγραμμα μικροεφελκυσμού του σύνθετου υλικού δείχνει εμφανή χαρακτηριστικά σκληρότητας στην επιφάνεια θραύσης, με έναν ορισμένο αριθμό ελλειπτικών ή κυκλικών κοιλοτήτων διαφορετικών μεγεθών στην επιφάνεια, άνισα κατανεμημένα σε μέγεθος, υποδεικνύοντας ότι το υλικό υπέστη σημαντική πλαστική παραμόρφωση πριν κάταγμα.
